Ciemna materia poniżej 6 GeV?

| Astronomia/fizyka
Reidar Hahn, Fermilab

Naukowcy pracujący przy eksperymencie Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) poinformowali, że przesunęli granice poszukiwania ciemnej materii w obszary, które nigdy nie były badane.

Naukowcy z CDMS schładzają swoje detektory do bardzo niskich temperatur, co ma pozwolić na wykrycie niskoenergetycznych zdarzeń, jakimi mogą być zderzenia ciemnej materii z germanem. Detektory CDMS znajdują się na głębokości około 700 metrów w nieczynnej kopalni żelaza w Minnesocie. Setki metrów skał chronią je przed wpływem czynników zewnętrznych, takich jak np. promieniowanie kosmiczne.

Z najnowszych wyników uzyskanych przez CDMS wynika, że ciemnej materii należy poszukiwać wśród cząstek o masie poniżej 6 gigaelektronowoltów (GeV). Warto tutaj przypomnieć, że ostatnio uczeni pracujący przy eksperymencie LUX wykluczyli całą gamę mas i również skłaniają się ku poszukiwaniu ciemnej materii wśród lekkich cząsteczek.

To, czego dowiedzieli się uczeni z CDMS ciągle mieści się w granicach wyznaczonych przez inne podobne eksperymenty – DAMA, CoGeNT oraz CRESST. Zgodnie z ich obserwacjami energia cząstek ciemnej materii powinna mieścić się w przedziale od 5 do 20 GeV.

Poszukiwanie cząstek o tak małej masie jest niezwykle trudne. Im lżejsza cząstka, tym słabiej oddziałuje z detektorem i tym większe prawdopodobieństwo, że pochodzące z niej sygnały zostaną zagłuszone przez szum z tła. Kolejnym problemem jest fakt, że nie wiadomo nawet, czy cząstki ciemnej materii będą oddziaływały w ten sam sposób z detektorami wykonanymi z różnych materiałów. Na całym świecie prowadzi się kilkanaście eksperymentów poszukiwania ciemnej materii, w których jako detektory wykorzystywane są german, argon, krzem, ksenon i wiele innych materiałów.

Bardzo ważne jest, by budować detektory z możliwie największej liczby materiałów, gdyż ciemna materia może oddziaływać na bardzo różne sposoby. Z niektórym materiałami może oddziaływać bardzo słabo, jeśli więc skupimy się na budowie wykrywaczy z jednego materiału, to łatwo możemy przegapić ciemną materię - mówi Adam Anderson, świeżo upieczony magister z MIT-u. Postęp w tej dziedzinie jest niezwykle szybki. Czułość poszczególnych urządzeń zwiększa się co kilka lat o cały rząd wielkości - dodaje.

ciemna materia CDMS